Downloaded 124 times
![เซลล์ปฐมภูมิ ห้งหรือเซลล์
เซลล์ถ่ายไฟฉายหรือเซลล์แ
เลอคลังเช
ปฏิกิริยาที่เกิด ขั้วบวก
1. Anode (Oxidation) Zn --> Zn2+ + 2e-
2. Cathode (Reduction)
2MnO2 + 2NH4 + + 2e- ---> Mnแท่3 + H2O + 2NH3
2O ง
ZnCl2 + NH4อน
คาร์บ Cl
ปฏิกิริยารวม (Redox) + MnO2 + แป้งเปียก
Zn + 2MnO2 + 2NH4 + ---> กล่อง
Zn2+ + Mn2O3สั+กะสีO + 2NH3
ง H2
Zn2+ รวมกับ NH3 เกิดสารประกอบเชิงซ้ขั้วลบ
อน
[Zn(NH3)4]2+ และ [Zn(NH3)2(H2O)]2+] เพื่อรักษาความ
เข้มข้นของ Zn2+ & NH3 เซลล์แห้งชนิดนี้มีศักย์ไฟฟ้า
ประมาณ 1.5 Volts](https://image.slidesharecdn.com/random-120516032005-phpapp02/85/slide-18-320.jpg)
![[Slide] ประวัติของถ่ายไฟฉาย แบ็ตเตอรี่ (History of dry cell and Battery by pa...](https://cdn.slidesharecdn.com/ss_thumbnails/7xunylzvqwqjmdgeq4ly-signature-8115e882cacf5a56e495ac52664fdd902398e286d6a98e12dd98b2fe95733e58-poli-141210004650-conversion-gate02-thumbnail.jpg?width=640&height=640&fit=bounds)
ไฟฟ้าเคมี
- 1. เซลล์ไฟฟ้าเคมี เรื่อง เซลล์ กัลวานิก
- 2. เซลล์ไฟฟ้า เคมี ไฟฟ้าเคมี (Electrochemistry) หมาย ถึง การใช้ไฟฟ้าทำาให้เกิดการ เปลียนแปลงทางเคมีและการเปลี่ยนแปลง ่ ทางเคมีทำาให้เกิดไฟฟ้า Galvanic พลังงาน พลังงาน เคมี cell ไฟฟ้า (ปฏิกรยา ิ ิ Electrolytic (กระแส เคมี) ไฟฟ้า) cell
- 3. การทดลอง 9.2 การถ่ายโอน อิเล็กตรอนในเซลล์กัลวานิก Zn(s) Cu(s) Anode (-) Salt bridge Cathode (+) 2 e- Zn2+ + Cu2+ + SO42- SO42- Zn(s) → Zn2+ Cu2+(aq) + 2e- (aq) + 2e- → Cu(s) Net: Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s)
- 4. เซลล์ไฟฟ้าเคมี anode cathode oxidation reduction
- 5. การเขียนแผนภาพของ เซลล์กัลวานิก • 1) เขียนครึ่งเซลล์ออกซิเดชันอยูทางซ้าย คั่นด้วย || แล้วเขียนครึ่ง ่ เซลล์รีดักชันทางขวา ให้สารละลายอยูติดกับสะพานไอออน ่ • 2) | กั้นสถานะทีต่างกัน และ , กั้นสถานะเดียวกัน ระบุสถานะของสาร ่ โดยใช้ (s) (l) (g) (aq) • 3) เซลล์แก๊สหรือเซลล์ทประกอบด้วยสารละลายอิเล็กโทไลต์มากกว่า ี่ 1 ชนิด ใช้คั่วไฟฟ้าเฉื่อย เช่น Pt หรือ C และระบุความดันแก๊สใน วงเล็บเดียวกับสถานะทีเป็นแก๊ส ใช้ , คั่น เช่น ่ – Pt(s)|H2(g, 1 atm) |H+(aq) – C(s)|Fe3+(aq), Fe2+(aq) • 4) การระบุความเข้มข้นของไอออนในสารละลายให้เขียนไว้ในวงเล็บ
- 6. แรงเคลือนไฟฟ้าของ ่ เซลล์ • แรงเคลื่อนไฟฟ้า (electromotive force หรือ emf) • ภาวะมาตรฐาน : ที่ 25๐C ความเข้มข้นของ สารละลาย 1 M และความดันของแก๊สเป็น 1 atm • ภายใต้ภาวะมาตรฐานแรงเคลื่อนไฟฟ้า → Zn(s) + Cu2+(aq, 1M) มาตรฐาน หรือศักย์2+ฟฟ้าของเซลล์มาตรฐาน Zn ไ (aq, 1 M) + Cu(s) ใช้สัญลักษณ์เป็น E๐cell E๐cell = 1.10 v
- 7. ครึ่งเซลล์ไฮโดรเจน มาตรฐานมีศักย์ไฟฟ้า หรือ ขั้วไฟฟ้าไฮโดรเจนมาตรฐาน มาตรฐาน 0.00 โวลต์ และใช้ในการเปรียบเทียบหา ค่าศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของครึ่งเซลล์ชนิดต่างๆ Standard Hydrogen Electrode ( Pt(s)|H2(g,1 atm)|H+(aq,1 M) 2H (1 M) + บนแพลทินัม แบลก H2 (g,1Eatm)0 V 0=
- 8. ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของ ครึ่งเซลล์ ศักย์ไฟฟ้ารีดักชันมาตรฐาน Standard reduction potential (E0) เป็น ศักย์ไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยารีดักชันที่ขั้วอิ เล็กโทรด ณ ความเข้มข้นสารเป็น 1 M ที่ อุณหภูมิ 25๐ C ถ้าเป็นแก๊สกำาหนดให้ความ
- 9. ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของ 0ครึ่งเซลล์ E = 0.34 V cell H2(g,1 atm) | H+(aq,1 M) || Cu2+(aq,1 M) 0 0 0 Ecell = Ecathode – Eanode 0.34 = ECu /Cu – 0.00 0 2+ ECu 0/Cu = 0.34 V 2+ Cu2+(aq,1 M) + 2e- Cu (s) E0 = +
- 10. ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของ ครึ่งเซลล์ 0 0 E 0 = cell Ered,(cathode) – Ered,(anode)
- 11. ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของครึ่ง 0 =เซลล์ E cell 0.76 V ) | Zn2+ (1 M) || H+ (1 M) | H2 (1 atm) | E0 cellEH0/H2 - 02+ /Zn = + EZn 0.76 V = 0 -02+ /Zn Ezn Zn2+ (1 M) + 2e- Zn E0 = -0.76 V
- 12. ศักย์ไฟฟ้า มาตรฐาน • E0 เป็นค่าเฉพาะปฏิกิริยา ตามที่เขียน • ค่า E0 เป็นบวกมากแสดง ว่าปฏิกิริยารีดักชันนั้นเกิด ได้ง่าย • ครึ่งปฏิกิริยาเหล่านี้ผัน กลับได้ • สำาหรับปฏิกิริยาย้อนกลับ ให้ กลับ เครื่องหมายหน้า ค่า E0
- 13. การนำาข้อมูลในตาราง ไปใช้ประโยชน์ 1.ใช้เปรียบเทียบ ความสามารถในการเป็น ตัวรีดิวซ์หรือตัวออกซิ ไดส์ 2.ใช้คำานวณหาค่า ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของ เซลล์ 3.ใช้ทำานายได้ส่า ปฏิกิริยารีดอกซ์ที่เขียน แสดงไว้เกิดขึนได้จริง ้
- 14. เซลล์ไฟฟ้าเคมีทประกอบด้วย Cd electrode ี่ ในสารละลาย 1.0 M Cd(NO3)2 และ Cr electrode ในสารละลาย 1.0 M Cr(NO3)3 มี ค่าศั-กย์ไฟฟ้ามาตรฐานเป็นเท่าไร? aq) + 2e Cd (s) E = -0.40 V 0 q) + 3e- Cr (s) E0 = -0.74 V ode (oxidation): Cr (s) Cr3+ (1 M) + 3e- x2 hode (reduction):2+ (1 M) 2e- + Cd Cd 3 x (s) (s) + 3Cd2+ (1 M) 3Cd (s) + 2Cr3+ ( E0 cellEcathode - Eanode = 0 0 E0 = -0.40 – (-0.74) cell E0 cell 0.34 V =
- 15. การเกิดขึ้นได้เองของปฏิกิริยา รีดอกซ์ E๐cell = E๐red(ปฏิกิริยารีดักชัน) – E๐r ed(ปฏิกิริยาออกซิเดชัน) • ค่า E → เป็นบวก หมายถึง ปฏิกิริยา เกิดขึ้นได้เอง • ค่า E → เป็นลบ หมายถึง ปฏิกิริยาที่ เกิดขึ้นเองไม่ได้
- 16. เซลล์ความเข้มข้น เป็นเซลล์กัลวานิกที่มีครึงเซลล์ทั้งสองเหมือนกัน ่ แต่ตางกันที่ความเข้มข้น เมื่อต่อครบวงจร ่ อิเล็กตรอนจะไหลจากครึ่งเซลล์ที่มีความเข้มข้นน้อยไป ยังครึงเซลล์ที่มีความเข้มข้นมาก แต่ปฏิกิริยาจะเกิดจาก ่ e- e- สารละลายที่มีความเข้ม0.0296 V ข้นมากไปยังสารละลายที่มี ความเข้มข้นน้อย Na SO Cu (s) 2 4 Cu (s) Cu2+(0.1 mol/dm3) Cu2+(1.0 mol/dm3) รูปเซลล์ความเข้มข้น
- 17. ประเภทของเซลล์กัลวา นิก เซลล์ปฐมภู เซลล์ทุติยภู มิ -เซลล์ถ่านไฟฉาย มิ -เซลล์สะสมไฟฟ้า แบบตะกั่ว -เซลล์แอลคาไลน์ -เซลล์นิเกิล- -เซลล์ปรอท แคดเมียม -เซลล์เงิน -เซลล์โซเดียม- -เซลล์เชือเพลิงไฮโดรเจน- ้ ซัลเฟอร์ ออกซิเจน -เซลล์เชือเพลิงไฮโดรเจน- ้ ออกซิเจนที่ไม่มี Na2CO3 เป็นอิ
- 18. เซลล์ปฐมภูมิ ห้งหรือเซลล์ เซลล์ถ่ายไฟฉายหรือเซลล์แ เลอคลังเช ปฏิกิริยาที่เกิด ขั้วบวก 1. Anode (Oxidation) Zn --> Zn2+ + 2e- 2. Cathode (Reduction) 2MnO2 + 2NH4 + + 2e- ---> Mnแท่3 + H2O + 2NH3 2O ง ZnCl2 + NH4อน คาร์บ Cl ปฏิกิริยารวม (Redox) + MnO2 + แป้งเปียก Zn + 2MnO2 + 2NH4 + ---> กล่อง Zn2+ + Mn2O3สั+กะสีO + 2NH3 ง H2 Zn2+ รวมกับ NH3 เกิดสารประกอบเชิงซ้ขั้วลบ อน [Zn(NH3)4]2+ และ [Zn(NH3)2(H2O)]2+] เพื่อรักษาความ เข้มข้นของ Zn2+ & NH3 เซลล์แห้งชนิดนี้มีศักย์ไฟฟ้า ประมาณ 1.5 Volts
- 19. เซลล์แอลคา หลักการเหมือนกับถ่านไฟฉายแต่ใช้ด่าง KOH เป็นอิเล็กโทร ไลต์แทนNH4Cl ไรด์ ปฏิกิริยาที่เกิด 1. Anode (Oxidation) Zn + 2OH- --> ZnO + H2O + 2e- 2. Cathode (Reduction) 2MnO2 + H2O + + 2e- ---> Mn2O3 + 2OH- ปฏิกิริยารวม (Redox) Zn + 2MnO2 ---> ZnO + Mn2O3 เซลล์อัลคาไลน์มีศักย์ไฟฟ้าประมาณ 1.5 V แต่ใช้ได้ นานกว่าเซลล์แห้ง เพราะนำ้าและไฮดรอกไซด์ (OH-) ที่เกิด ขึ้นในปฏิกิริยาหมุนเวียนกลับไปเป็นสารตั้งต้นของปฏิกิริยา ได้อีก จึงทำาให้ศักย์คงที่ตลอดการใช้งานและใช้ได้นานกว่า
- 20. เซลล์ปรอท หลักการเหมือนกับเซลล์อัลคาไลน์ แต่ใช้เมอร์คิวรี (II) ออกไซด์ ( HgO) แทนแมงกานีส (IV) ออกไซด์ (MnO2) และ ใช้แผ่นเหล็กเป็นขั้วแคโทดส่วนอิเล็กโทรไลต์คือ KOH หรือ NaOH ผสมกับ Zn(OH)2 ปฏิกิริยาที่เกิด 1. Anode (Oxidation) Zn + 2OH- --> ZnO + H2O + 2e- 2. Cathode (Reduction) HgO + H2O + 2e- ---> Hg + 2OH- ปฏิกิริยารวม (Redox) Zn + HgO ---> ZnO + Hg เซลล์ปรอทให้ศักย์ไฟฟ้าประมาณ 1.3 Volts ให้กระแสไฟฟ้า ตำ่า แต่มีข้อดีที่สามารถให้ศักย์ไฟฟ้าเกือบคงที่ตลอดอายุการใช้ งาน นิยมใช้กันมากในเครื่องฟังเสียงสำาหรับคนหูพิการ เครื่องคิด เลข นาฬิกา กล้องถ่ายรูป เครื่องตรวจการเต้นของหัวใจ
- 21. เซลล์เงิปฏิกิริยาคล้ายกับเซลล์แอลคา มีส่วนประกอบและหลักการเกิด น ไลน์ คือใช้สังกะสีเป็นแอโนดและแผ่นเหล็กที่มีสัมผัสกับซิลเวอร์ ออกไซด์เป็นแคโทด ปฏิกิริยาที่เกิด 1. Anode (Oxidation) Zn + 2OH- --> ZnO + H2O + 2e- 2. Cathode (Reduction) Ag2O + H2O + + 2e- ---> 2Ag + 2OH- ปฏิกิริยารวม (Redox) Zn + Ag2O ---> ZnO + 2Ag เซลล์เงินให้ศักย์ไฟฟ้าประมาณ 1.5 Volts มีขนาดเล็กและ มีอายุการใช้งานได้นานมากแต่มีราคาแพง จึงใช้กับอุปกรณ์หรือ เครื่องใช้ไฟฟ้าบางชนิด เช่น เครื่องคิดเลข นาฬิกา กล้องถ่ายรูป เครื่องตรวจการเต้นของหัวใจ เครื่องช่วยฟัง
- 22. เซลล์เชื้อเพลิง เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน-ออกซิเจน ไฮโดรเจน-ออกซิเจน ประกอบด้วยแท่งคาร์บอนที่มรูพรุน 2 แท่งทำาหน้าที่เป็นขั้ว ี ไฟฟ้าที่ผิวของแท่งคาร์บอนมีผงแพลทินัมหรือแพลเลเดียม ผสมยูเพื่อทำาหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ขั้วไฟฟ้าทั้งสองจุมอยู่ ่ ่ ในอิเล็กโทรไลต์ซึ่งอาจเป็นสารละลาย NaOH หรือ KOH ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น ที่แอโนด O2 (g) + 2H2O (l) + 4e- ------> 4OH-(aq) ที่แคโทด 2H2(g) + 4OH-(aq) -----> 4H2O(l) + 4e-(s) ปฏิกิริยารวม O2(g) + 2H2(g) -----> 2H2O(l) เนื่องจากปฏิกิรยาที่เกิดขึ้นมีการรับและการให้อิเล็กตรอน ิ จึงทำาให้มีกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้น เซลล์นี้มศักย์ไฟฟ้าประมาณ 1.2 ี V เป็นเซลล์ที่มีราคาแพง จึงถูกนำาไปใช้ในเรือดำานำ้า ยานอวกาศ ยานพาหนะ ที่ใช้ทางการทหารและกระสวยอวกาศ เพราะนอกจากจะได้พลังงานไฟฟ้าแล้วยังได้นำ้าเป็นนำ้าดื่ม
- 23. เซลล์เชื้อเพลิงโพรเพน- เซลล์เชื้อเพลิงชนิดนี้ใช้แก๊สโพรเพนผ่านไปในช่อง แอโนด แก๊สออกซิเจนผ่านไปในช่องแคโทด และใช้สาร ออกซิเจน ละลายกรดซัลฟิวริกเป็นอิเล็กโทรไลต์ ปฏิกิริยาทีเกิดขึ้น ที่แอโนด 5O2 (g) + 20H+ (aq) + 20e- ------> 10H2O(l) ที่แคโทด C3H8(g) + 6H2O(l) -----> 3CO2(g) + 20H+ (aq)+ 20e-(s) ปฏิกิริยารวม 5O2 (g) + C3H8(g) -----> 3CO2(g) + 4H 2 O(l) ปฏิกิริยาในเซลล์เชือเพลิงโพรเพน-ออกซิเจนนี้ ้
- 24. เซลล์ทุตยภูมิ (เซลล์สะสมไฟฟ้า ิ แบบตะกั่ว) เซลล์นี้ใช้เป็นแหล่งพลังงานในรถยนต์หรือ จักรยานยนต์เรียกชือว่า แบตเตอรี่ เซลล์สะสมไฟฟ้า ่ แบบตะกั่ว เมื่อกระแสไฟฟ้าหมดสามารถประจุไฟนำา กลับมาใช้ใหม่ได้อกแต่มีอายุการใช้งานระยะเวลาหนึ่ง การทำางานมี 3 ี เท่านั้น ขั้น คือ ขั้วแอโนด 1) ประจุไฟครั้งแรก (l) 2H2O ---->4H+(aq) +O2(g)+4e- Pb(s)+O2(g)---->PbO2(s) ขั้วแคโทด 2H +(aq) +2e ----->H 2(g)
- 25. 2) การจ่าย ไฟ ขั้วแอโนด Pb(s)+SO42-(aq)---->PbSO4(s)+2e- ขั้วแคโทด PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e- --- >PbSO4(s)+2H2O(l) ปฏิกิรยาของเซลล์ ิ Pb(s)+PbO2(s)+4H+(aq)+2SO42- (aq)---->2PbSO4(s)+2H2O(l)
- 26. 3) ประจุไฟครั้ง ต่อ ๆไป ขั้วแคโทด PbSO4(s)+2e- ----->Pb(s)+SO42- (aq) ขั้วแอโนด PbSO4 (s)+2H2O(l)----> PbO2(s)+SO42- (aq) +4H +(aq) +2e- ปฏิกิรยาของเซลล์ ิ 2PbSO4 (s)+2H2O(l)----> Pb(s)+PbO2(s +4H+(aq)+2SO42- (aq)
- 27. 4.เซลล์ชนิดนี้ให้ศักย์ไฟฟ้าประมาณ 2 โวลต์ เมื่อนำาหลายๆเซลล์มาต่อกันแบบ อนุกรมจะได้ศักย์ไฟฟ้าเพิมขึ้นเซลล์ ่ สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่วนี้แม้วาเมื่อใช้กระแส ่ ไฟฟ้าหมดแล้วจะสามารถประจุไฟเพือนำา ่ กลับมาใช้ใหม่ได้แต่ก็มีอายุการใช้งาน ระยะเวลาหนึ่งเท่านั้น เพราะแผ่นตะกั่วจะ สึกกร่อนไปเรื่อยๆจนหมดสภาพการใช้งาน
- 28. หรือเซลล์นิแคด (Nickel-Cadmium Cell) มีโลหะเมียมเป็นแอโนด นิกเกิล (IV) ออกไซด์เป็นแคโทด และมีสารละลายเบสเป็นอิ เล็กโทรไลต์ เซลล์นแคดให้ศักย์ไฟฟ้าประมาณ ิ 1.4 โวลต์ เมื่อใช้งานจนศักย์ไฟฟ้าลดตำ่าลงแล้ว สามารถนำามาประจุไฟได้ใหม่ ปฏิกิริยาในระหว่างการประจุไฟจะเกิด ย้อนกลับ กับปฏิกิริยาการจ่ายไฟ เซลล์นแคดจึงมีข้อดีที่สามารถ ิ ใช้ได้เป็นระยะเวลานาน ที่ขั้วแอโนด: Cd(s) + 2OH-(aq) Cd(OH)2(s) +
- 29. เซลล์โซเดียม–ซัลเฟอร์ ใช้โซเดียมเหลวเป็นแอโนด และกำามะถันเหลว ( ผสมผงแกรไฟต์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการนำาไฟฟ้า) เป็นแคโทด มีบีตาอะลูมินาของผสมของออกไซด์ของ โลหะ(Al , Mg , Na) ที่ยอมให้ Na+ เคลื่อนที่ผ่านได้ เป็นอิเล็กโทรไลต์ ระหว่างครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชันกับ ครึ่งปฏิกิริยารีดกชันคั่นด้วยเซรามิกที่มีรูพรุนเล็ก ๆ เพื่อ ั ให้โซเดียมไอออนผ่าน ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นที่ขั้วไฟฟ้าเป็น ดังนี้ แอโนด : 2Na (l) → 2Na+(aq) + 2e– แคโทด : S8(l) + 2e– → n S2–(l)
- 30. เซลล์สะสมไฟฟ้าชนิดนีให้ศักย์ไฟฟ้าประมาณ ้ 2.1 V และสามารถเปลี่ยนผลิตภัณฑ์กลับมาเป็นสาร ตั้งต้นได้โดยการประจุหรืออัดไฟเช่นเดียวกับ เซลล์ทุติยภูมิชนิดอื่น มีอายุการใช้งานนานกว่าเซลล์ สะสมไฟฟ้าแบบ แต่ต้องควบคุมอุณหภูมิของเซลล์ ให้ได้ประมาณ 250OC เพื่อทำาให้สารตั้งต้นและ ผลิตภัณฑ์อยู่ในสภาพหลอมเหลว
- 31.
- 32.